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AW报告:车辆轻量化的演变

Automotive world       2022-07-01

2022524日,英国汽车世界发布《特别报告:车辆轻量化》。报告分为七部分:轻量化在电动汽车时代的角色正在演变;成本挑战会阻碍可持续生物材料的轻量化承诺吗?衍生式设计可以彻底改变轻量化的发展;新机动性的首选材料:钢有机会吗?随着脱碳的到来,卡车轻量化不再是优先事项;将生物塑料和粘合剂喷射相结合可能预示着轻量化的转变;电动汽车轻量化?一切都在电池化学中。

报告认为,长期以来,汽车制造商一直在寻求通过制造更轻的车辆、探索各种材料和设计来解决发动机排放和燃油经济性问题,包括从碳纤维和铝到基于天然纤维的材料和轻质塑料,许多选择都为特定应用提供了特定的好处,利用人工智能的生成式设计软件有望帮助工程师考虑众多变量,以创造更轻、更强、更可持续的车辆。例如瑞士Bcomp公司开发了天然纤维增强材料,用于一系列车内和车外应用,与标准材料相比,实现了汽车重量大幅减轻、去物质化、二氧化碳减少和更可行的寿命终止选择。同时,其他汽车部件中,高强度塑料越来越多地取代了金属。汽车制造商充分利用了塑料的强度和耐用性,通过轻量化和防锈性提高了燃油效率。塑料具有优异的设计灵活性和较低的制造成本,其重量轻的优点也抵消了金属的导电性能,并可通过减少浪费提供更大的环境价值。但轻质材料通常是能源和碳密集型材料。复合材料具有巨大的轻质潜力,但需要大量的能量才能生产,而且很难回收利用。任何材料的轻量化面临的最大挑战之一是缩放制造的重新工具化。由于车辆设计的相互依赖性,成本高昂的解决方案通常不会在原则上或原型上失效。在许多情况下,根本不可能以可实现的成本扩大拟议解决方案的制造规模。

但随着向电动汽车的转变,优先事项和战略正在发生变化。电动车型比内燃机车型重很多。例如,野马Mach-E比传统野马重1300磅。随着行业向基于电池的推进系统过渡,轻量化工作会退居二线吗?报告指出,在电动汽车(EV)的早期,平衡电池成本与车辆重量变得非常重要,因为昂贵的电池和较低的能量回收可能性推动了轻量化策略。随着电池成本的下降,更高效的电动传动系统和更高的回收率已成为常态。因此,汽车制造商正在回归钢铁等传统材料。对于这些最新的电动车型,轻质设计可能只起到很小的作用。

报告还指出,轻量化给重型卡车行业带来了独特的挑战,其中有效载荷是首要问题。从任何主要部件上卸下过多重量可能会影响车辆的整体可靠性。同时,考虑到驾驶员严重短缺,任何关于小型驾驶室减轻车辆重量的建议都是不可想象的。替代燃料解决方案,包括电池电力推进或天然气,显著增加了卡车的空载重量。例如,Volta卡车的16吨电动卡车在开发过程中重量增加了1-1.5吨,尽管失去了柴油箱、发动机和变速箱。


关键词:电动车;材料;轻量化